柔性化的机床

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柔性化的机床是一种可以通用的机床，同时也是为相应的用途进行了优化的机床。这种机床既可用于单机加工，也可用作专用的特种机床，像一台柔性的加工系统一样。

) O+ |( }6 P+ e" s柔性化的机床包括加工工艺、刀具和工件夹紧系统
在寻找符合加工要求的机床时，柔性化的机床无疑是最具前途的方案，因为这种机床可以适应大中批量生产中各种变化的生产要求。而现今面向产品的机床设计，已经不能够适应市场的动态发展。
$ l" y7 A- y) d& K  P% V6 f7 l4 O' P/ j一项调查表明，柔性化的机床的潜在用户期望在降低成本和即时上市方面具有优势。用户要求机床在下列方面具有可再配置性：
● 生产能力(样机制造，高速运行，批量制造，系列产量)。
● 需要一体化内置的加工技术的范围和类型。
2 I! M% d" e; |, c2 M● 自动化的范围。
& n: }* H( j' u: v● 创新型刀具和工件夹紧系统。
! v: Q, c, E3 g- v$ x8 m● 产品种类(形状，尺寸和加工情况)。
● 材料(如硬加工和软加工)。
● 干式加工和湿式加工。
" F5 b: V) Z# s/ D' ]) A, P& a& D9 b● 集成于加工系统中的方式（单机和集成于加工系统)。
● 机床视必要的产品质量而有不同的精密度。
/ S( z% J& B- ~- |/ }9 F0 }客户对柔性化的机床的需求是显而易见的。这种机床的优势也得到了不同的利用(见表1)。柔性化的机床是一种可以通用的机床，同时也是为相应的用途进行了优化的机床。这种机床既可用于单机加工，也可用作专用的特种机床，像一台柔性的加工系统。

柔性化的机床比通用机床显然便宜得多，因为机器上一般没有所需要的现成工艺方法和加工方案，而只是在需要时才购买或更换装入的。另一方面，与特种机床相比，柔性化的机床具有更高的柔性。和加工系统相比，它不仅可以进行成套加工，而且在小批量和中批量生产或试验性运行中又具有通用性和柔性。
由于对机床的所有子系统可以重新进行配置，因而在一种产品生产完毕对机床全部改装重新利用时就大大减少了改装费用(系数达10)。而其他方式的利用也许涉及到一种全新产品，涉及到和生产系统进行一种新型的联接，或者涉及到按照新客户的要求进行改装。目前正在力争将主要功能和次要功能进行功能的集成，这是制造一种机械部件所需要的。机床的基本方案是：所有重要的加工方法，如车、硬车、磨、激光硬化、焊接、细磨以及去毛剌、清洗、干燥、包括质量保证，全都可以整合到一起。同时也要考虑到干式加工和高效率加工。
$ B3 ], h/ w% T9 Y7 C( B新型机床方案的设计对刀具和工件夹紧系统也必须具有柔性化。无论是技术模块还是刀具系统或是工件夹紧系统，都要通过具有“即插即生产”的所谓智能接口，恰当地连接到机床上。同时，这些接口的定义都是跨模块的。
" v. K9 f7 F1 `) V8 b柔性化的机床在解决问题时走的完全是另一条道路：只需要购置那些为当前的产品所需要的机床配置，不必考虑每天的生产变换，而只需考虑机床在使用若干年之后的产品变换。
: A/ [0 N3 w2 ]+ u# a  m. A+ Y% k配置了模块接口
9 l9 ~& _8 g% o根据机床的配置方案，形成了机床的基本结构，得出了一系列可能使用的配置模块。在机床的基本结构中，接口和柔性化的设计随时可以根据产品重新进行调整，而且是在极短的时间内，在现场借助配置模块直接进行。这样就保证了今天不必为明天的柔性化进行投资，而是只为当前所需要的柔性化投资。
& T8 R7 d8 z# O- A: Q. K重要的是，无论是机床还是过程和技术都要求具有柔性。这意味着，即使技术上发生变化也是可行的，如用另外一种制造方法取代现行的生产工艺。此外，如果需要缩短生产链的话，也可以将额外的操作转移到机床上。
4 A: @- ~4 r  D, b从今天的技术水平来看，标准化以及机床的设计灵活化是完全可以的，惟一的问题就是在许多情况下很快就受到了经济上的限制，如目前设计的可以简单进行重新配置的电动机主轴上的接口，就把电动机主轴系统的成本提高了大约45%。由此可以得出结论：有关柔性化的“多技术机床”的整个想法，只有在能取得最佳经济效益的情况下才能获得成功。但初步调研也表明了柔性化的多技术机床的潜力。项目组已经为选定的参考部件组装了一台样机，并同当前的技术水平做了比较。比较结果（表2）。

: w8 E6 ^( k; D$ y9 P+ b1 Q革新的几项优点目前还不能用金钱进行衡量，因为只有经过机床的使用寿命才能表现出来。但可以肯定的是，购置成本大约可以减少30%。其根据是，机床中现有的资源和极高的技术柔性化都得到了最佳利用，这样就可以将机床按照参考工件进行最佳的调整。为此在可能使用的模块中有许多模块都可以利用，其中有一些在Ex-Cell-O公司的多技术中心XG已有表示(图1)。

另外，在为未来的组件做改动时不再需要投资，因为组件中的改动通过机床的快速再配置就可以实现。这样就形成了一台机床，它对当前的产品构成了最佳方案，无论是在经济上还是在技术上，而且在产品转变时还可以非常简单地进行最佳的重新配置。
$ {0 o( e: s) l0 D6 L. j从采用相互独立运行的工件主轴的双主轴系统中产生了按批量进行再配置的可能性。系列生产开始时，主轴1可以按夹紧1加工，主轴2按夹紧2加工。扩大生产时，必须另外购置一台机床，以满足增加的生产能力。这时，机床1可以按夹紧1进行双轴加工，机床2则仍按夹紧2进行加工。
. {& G% E2 e7 ^, J- e) K这样就可以对各种大小批量进行经济合算的加工。这样设计出的机床方案可以按照用户的要求进行调整，从而为再配置奠定了极为良好的基础。
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